「問題解決」二三談 · 篇一

科勒（Wolfgang K?hler）是德國著名的格式塔心理學家，第一次世界大戰期間，他被困在加那利群島的特尼里弗島上。在島上，他發現了一群黑猩猩，並對他們進行研究，特別是他們問題解決（problem solving）的行為。

他最好的被試（participate）是一隻名叫薩爾坦的黑猩猩，薩爾坦在一次實驗中要解決的問題是「取得掛在籠子外面的香蕉」。如果給薩爾坦一根能夠到香蕉的棍子，它將能很輕易的拿到香蕉，只需要簡單的用棍子把香蕉拉進籠子即可；當給薩爾坦兩根棍子，同時都很短不足以夠到香蕉時，問題就變得更加困難。薩爾坦多次嘗試用單根棍子去夠香蕉失敗後，它沮喪的在籠子里生悶氣。突然，它走向棍子，把其中一根插進另一根里，造出了一根長度足夠以夠到香蕉的新工具，薩爾坦創造性地解決了這個問題。

什麼樣的情景可稱為問題解決

薩爾坦的案例，其實就是一個問題解決的典型實例。問題解決有以下 3 種基本特徵：

目標導向性

該行為很顯然是指向一個目標，在薩爾坦的案例中，目標是取得香蕉。

子目標分解

如果薩爾坦簡單地伸出手就能得到食物，這個行為也是問題解決，但這是最一般意義的問題解決。問題解決的要點是這隻黑猩猩需要將初始目標分成一些子任務，或子目標（subgoal），例如拿到棍子一級把他們連接在一起。

運算元應用

將整個目標分解成子目標是非常有用的，因為黑猩猩知道能夠幫助他達到這些子目標的運算元。整個問題的解決就是這些已知運算元的一個序列。

運算元（operator）：指將某一個問題狀態轉化為另一個問題狀態的動作。比如「轉動鑰匙是開門的運算元」。

問題狀態（problem state）：問題當前的現狀，比如「門已經被打開」。

人類問題解決的能力從何而來

相對於薩爾坦，我們人類解決問題的能力遠遠超出黑猩猩以及其他物種，這種能力是從何而來？是達爾文進化論中的「本能」亦或後天經驗中習得？

事實上，缺一不可。我們解決問題的能力既依賴於人類前額葉皮層的高度進化（這是問題解決的基本保障），也依賴於後天社會化學習。

習得問題解決的有效途徑

我們學習問題解決的途徑非常多，其中比較重要的包括：探索發現（discovery）、他人口頭傳授（being told） 以及觀察（observing someone else uses them）。

01. 探索發現

比如我們偶然看到附近開了一家新維修站，因此我們通過探索發現，學到了可以修理汽車的一個新運算元；比如小朋友發現如果自己發脾氣的話，父母更容易讓步，從而學會了一種索要禮物的新方法；比如我們可通過觀察微波爐如何工作，學會一種新的烹飪手法等等，都是探索發現從而習得問題解決運算元的實際案例。

事實上，探索發現是生物的一種基本行為，並非人類獨有。在1898年的一份著名的研究報告中,桑代克把貓放進「迷箱」里,箱子可以通過一些不那麼容易察覺的方式打開。比如其中的一個箱子里,如果貓碰到了線圈,門就會打開，這些飢餓的貓就可以出去並獲得食物作為獎勵。

最初,貓只會胡亂地動來動去,抓箱子或者做其他無用的舉動,直到它偶然碰到了開鎖機關。在同樣的迷箱里經過反覆嘗試後,貓最終能夠立即觸碰開鎖機關而從箱子里出去。但這隻貓是真正地「理解」了它們所習得的新運算元,還是僅僅在待在箱子里和觸碰開鎖機關之間漸漸形成了一種無意識連接，迄今依然存在爭議。

02. 他人口頭傳授及觀察

我們可以通過他人告知或觀察學習運算元，這些都是社會學習的例子。第一種方法是人類獨有的,因為它依賴於語言。第二種方法被認為是靈長目動物普遍具有的能力，正所謂「Monkey See, Monkey Do. 」。通過他人的告知，或者直接觀看一個例子，似乎是學習新的問題解決運算元最有效的方法了。

下表給出了金字塔表達式（這個概念對於大部分大學生來說是陌生的）這一代數概念的兩種不同介紹方式：

學生要麼學習方式 a ,它提供了一種半形式化的關於什麼是金字塔表達式的說明；要麼學習方式 b ,它提供了一個金字塔表達式的簡單例子。在學生們閱讀了其中的一個介紹方式之後,要求他們計算該金字塔表達式的值：

10$2

你認為介紹方式 a 和 b 哪一種會更有效? 從卡內基梅隆的本科生來看,兩種方式效果不相上下，都非常的有效。但有時候舉例會更勝一籌。例如，里德和博爾斯塔德（Reed&Bolstad,1991）讓被試（participates）學習解決這樣一些問題：

一位專家完成一項技術任務需要 5 個小時,而一位新手做同樣的工作需要 7 個小時。當兩人一起合作工作時,新手比專家多工作了 2 個小時,請問專家工作了多長時間?

被試拿到了這樣的方程式：

比率1 × 時間1 + 比率2 × 時間2 = 任務

被試需要獲得問題解決運算元來給方程中的項賦值。有的被試得到的是關於如何進行賦值的抽象指導語；有的被試得到的是一個如何進行賦值的簡單示例；還有一些被試既有抽象的指導語又有示例。

給抽象說明的被試只能解決問題中的 13%, 給示例的被試可以解決 28%, 而同時給抽象說明和示例的被試可以解決 40%。綜上所述，我們可以通過自我的探索發現，觀察示例以及別人的口頭傳授獲得解決問題的運算元，而往往示例和別人的傳授結合效果最好。

問題解決（problem solving）之於人類的意義，我們不言而喻。「問題解決、思維敏捷度、身體協調、語言認知、空間思維、數學題解」屬於人類「智力」的典型範疇，研究問題解決也無疑讓我們更了解自己，更了解這個從進化角度而言外觀還不算完美（生育困難，觀點來自《人類簡史》）的大腦。